Расчет промежуточного вала на прочность

1. ВЫБОР МАТЕРИАЛА ВАЛА

В качестве материала вала выбираем сталь 45 со следующими механическими характеристиками: твердость - не менее 270 HB; [МПа]; [МПа]; [МПа]; [МПа]; [МПа]; .

Приняли предварительно диаметр вала [мм].

2. НАГРУЗКА НА ВАЛУ

Нагрузки, действующие на вал со стороны шестерни тихоходной передачи:

[Н] - окружная сила; [Н] - радиальная сила

Нагрузки, действующие на вал со стороны колеса быстроходной передачи:

[Н] - окружная сила; [Н] - осевая сила

[Н] - радиальная сила = .

Силы , и действуют на вал в горизонтальной плоскости.

Силы и действуют на вал в вертикальной плоскости.

3. ЭПЮРА ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

[мм]; [мм]; [мм]

Определяем реакции опор:

;

= [Н]

;

= [Н]

Аналитические выражения для эпюры изгибающих моментов по участкам:

участок 1: [Н мм]

[Н мм]

участок 2: [Н мм]

[Н мм]

участок 3:

[Н мм]

[Н мм]

4. ЭПЮРА ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Определяем реакции опор:

= [Н]

= [Н]

Записываем аналитические выражения для эпюры изгибающих моментов по участкам:

участок 1:

[Н мм]

участок 2: [Н мм]

[Н мм]

участок 3:

[Н мм]

[Н мм]

Полные реакции опор вала

= [Н] = [Н]

5. ПРОВЕРКА ВАЛА НА ПРОЧНОСТЬ

, здесь

[ ] - крутящий момент на валу;

[ ] - максимальный изгибающий момент в горизонтальной плоскости;

[ ] - максимальный изгибающий момент в вертикальной плоскости

= [Нмм] ;

[МПа]. С другой стороны: . Тогда:

= [мм].

Следовательно, принятый диаметр вала мм удовлетворяет условию прочности

РАСЧЕТ ВАЛА НА СТАТИЧЕСКЮ ПРОЧНОСТЬ В СЕЧЕНИИ ПОД ШЕСТЕРНЕЙ ТИХОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Диаметр вала под шестерней [мм], концентратор напряжений - шпоночный паз:

[мм], [мм].

- суммарный изгибающий момент в сечении, здесь

- коэффициент перегрузки;

[ ]; [ ].

Тогда: = [ ].

[ ] - момент сопротивления сечения. [ ] - момент сопротивления кручению.

Тогда: = [Н/мм²];

= [Н/мм²].

Частные коэффициенты запаса прочности:

= ; = .

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести:

= .

Статическая прочность вала обеспечена, т.к. > .

РАСЧЕТ ВАЛА НА СТАТИЧЕСКЮ ПРОЧНОСТЬ В СЕЧЕНИИ ПОД КОЛЕСОМ БЫСТРОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Диаметр вала под колесом [мм], концентратор напряжений - шпоночный паз:

[мм], [мм].

- суммарный изгибающий момент в сечении, здесь

- коэффициент перегрузки;

[ ]; [ ].

Тогда: = [ ].

[ ] - момент сопротивления сечения. [ ] - момент сопротивления кручению.

Тогда: = [Н/мм²];

= [Н/мм²].

Частные коэффициенты запаса прочности:

= ; = .

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести:

= .

Статическая прочность вала обеспечена, т.к. > .

Расчет выходного вала на прочность

1. ВЫБОР МАТЕРИАЛА ВАЛА

В качестве материала вала выбираем сталь 45 со следующими механическими характеристиками: твердость - не менее 270 HB; [МПа]; [МПа]; [МПа]; [МПа]; [МПа]; .

Приняли предварительно диаметр вала [мм].

2. НАГРУЗКА НА ВАЛУ

Нагрузки, действующие на вал со стороны колеса тихоходной передачи:

[Н] - окружная сила; [Н] - радиальная сила.

Сила действует на вал в вертикальной плоскости.

Сила действует на вал в вертикальной плоскости.

3. ЭПЮРА ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

[мм]; [мм]

Определяем реакции опор:

; = [Н]

; = [Н]

Аналитические выражения для эпюры изгибающих моментов по участкам:

участок 1: [Н мм]

[Н мм]

участок 2: [Н мм]

[Н мм]

4. ЭПЮРА ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Определяем реакции опор:

= [Н]

= [Н]

Записываем аналитические выражения для эпюры изгибающих моментов по участкам:

участок 1:

[Н мм]

участок 2: [Н мм]

[Н мм]

Полные реакции опор вала

= [Н] = [Н]

5. ПРОВЕРКА ВАЛА НА ПРОЧНОСТЬ

, здесь

[ ] - крутящий момент на валу;

[ ] - максимальный изгибающий момент в горизонтальной плоскости;

[ ] - максимальный изгибающий момент в вертикальной плоскости

= [Нмм] ;

[МПа]. С другой стороны: . Тогда:

= [мм].

Следовательно, принятый диаметр вала мм удовлетворяет условию прочности

10. РАСЧЕТ ВАЛА НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ В СЕЧЕНИИ ПОД КОЛЕСОМ

Диаметр вала под колесом [мм], концентратор напряжений - шпоночный паз:

[мм], [мм].

- суммарный изгибающий момент в сечении, здесь

- коэффициент перегрузки;

[ ]; [ ].

Тогда: = [ ].

[ ] - момент сопротивления сечения.

[ ] - момент сопротивления кручению.

; = [Н/мм²];

; = [Н/мм²];

Пределы выносливости вала: ; , здесь:

; ; ; ;

=

=

= [Н/мм²] = [Н/мм²]

= ; = .

= .

Сопротивление усталости вала обеспечено, т.к. > .